近30年济源市暴雨天气特征分析及防灾减灾措施

于丽洁

济源市气象局，河南济源 459000

暴雨和强降雨是我国主要的灾害性天气之一，因暴雨天气引发的洪涝灾害和次生灾害严重威胁着人们生命财产安全和工农业生产工作的顺利开展，全面了解区域内暴雨天气特征是政府和气象部门极为关注的问题。济源市位于河南省西北部，其西部、北部为山区，而南部、东南部为丘陵，中部和东部则为平原，属于暖温带大陆性季风气候[1]。受到地形和气候条件的共同影响，一旦济源市出现暴雨天气，极易引发洪涝灾害，严重威胁着人们生命财产安全[2]。因此，通过对济源市暴雨气候规律和特征进行了统计分析，以期为今后暴雨预报和防灾减灾提供参考依据。

1 研究资料和方法

本研究资料主要来源于济源市气象部门1981—2020年逐日降水量资料。以20:00为界，定义日降水量≥50 mm作为一个暴雨日。以20:00为日界，将24 h内降水量达到50.0~99.9 mm统计为暴雨，达到100~249.9 mm统计为大暴雨，＞250.0 mm统计为特大暴雨。结合实际业务实践需要，将暴雨的发生与影响范围相结合，可以将暴雨划分为局地暴雨、区域性暴雨、大范围暴雨和特大范围暴雨，其中局地暴雨持续时间在几个或者几十个小时，影响范围在几十到几千平方千米之间；对于暴雨危害较强，在降水强度较大的情况下，极易引发严重的人员伤亡或者财产损失；对于区域性暴雨来说，持续时间在3~7 d之间，影响范围在10万~20万km2，而产生的灾情不太严重。若降雨强度达到极强时，会导致区域内出现较为严重的暴雨洪涝灾害。本研究主要选用一元线性回归法分析济源市暴雨天气特征。季节划分采用常规划分标准：春季为3—5月、夏季为6—8月、秋季为9—11月、冬季为12月到翌年2月。

2 济源市暴雨变化特征分析

2.1 降水量

2.1.1 年际降水量1991—2020年济源市年降水量整体呈现增加的趋势（图1），变化倾向率为38.277 mm/10年，增加趋势较为显著。近30年济源市降水量平均值为586.9 mm，其中年降水量的最大值为978.9 mm，出现在2003年；最小值为329.5 mm，出现在1997年，最大值大约是最小值的3倍，说明降水量年际变化波动幅度较大。结合平均值曲线，在2002年以前，济源市大部分年份的降水量基本在平均值以下，属于枯水期，只有极个别年份的降水量超过了平均值；从2003年开始，大部分年份的降水量基本都在平均值曲线之上，属于丰水期。从趋势图来看，可以将近30年济源市年降水量划分为3个阶段：1991—2003年济源市降水量呈现出波动增加的趋势，且2003年的降水量达到最高；2003—2013年降水量呈现出减少的趋势；自2013年以来，降水量开始呈现出小幅度增加的趋势，只是增加趋势不显著。总体来说，近30年济源市降水量以增加趋势为主。

图1 1991—2020年济源市逐年的降水量变化趋势

2.1.2 月、季节降水量1991—2020年济源市年内降水量具有单峰形变化特征（图2），其中1—7月降水量逐月增加，自8月开始降水量逐渐减少。年内降水量的最大值出现在7月，高达141.8 mm，占年内降水量的24.2%，次大值则出现在8月，降水量为105.5 mm，占18.0%；最小值为5.5 mm，出现在12月，占年内降水量的0.9%，次小值为8.6 mm，出现在1月份，占1.5%。另外，年内降水主要出现在5—9月，这段时间的总降水量达到了445.2 mm，占全年总降水量的75.9%，且每月降水量均在50 mm以上。通过分析四季降水量可知，春季降水量为103.3 mm，占全年总降水量的17.6%，尤以5月降水量最大，高达52.0 mm，是春季降水量的50.3%；夏季降水量为316.2 mm，占全年总降水量的53.9%，尤以7月降水量最高，达到了141.8 mm，占夏季降水量的44.8%；秋季降水量为141.1 mm，占全年总降水量的24.0%，尤以9月降水量为最高，达到了77.0 mm，占秋季降水量的54.6%；冬季降水量为26.4 mm，占全年总降水量的4.5%，以2月降水量最高，达到了12.3 mm，占冬季降水量的46.6%。

图2 1991—2020年济源市年内的降水量变化趋势

2.2 暴雨日数

2.2.1 年际暴雨日数1991—2020年济源市暴雨日数整体呈现出增加的趋势（图3），变化倾向率为0.191 d/10年，增加趋势不显著。近30年济源市暴雨日数共出现42 d，平均每年的暴雨日数为1.3 d，其中年暴雨日数的最大值为3 d，分别出现在1992年、2004年、2017年及2019年，而1993年、2002年、2008年、2009年及2014年共5年出现过暴雨天气，占16.7%。结合平均值曲线，济源市暴雨日数在平均值曲线上下来回波动。从逐年暴雨日数变化曲线图来看，可以将近30年济源市暴雨日数划分为3个阶段：1991—2004年济源市暴雨日数整体呈现增加的趋势；2004—2014年暴雨日数在呈现波动减少的趋势；从2014年开始，暴雨日数则呈现出大幅度增加的趋势。总体来说，近30年济源市暴雨日数以增加趋势为主。

图3 1991—2020年济源市逐年的暴雨日数变化趋势

2.2.2 月、季节暴雨日数图4为1991—2020年济源市逐月暴雨日数变化图，从图中可以看出，近30年济源市暴雨日数共出现42 d。暴雨天气的年内分布呈现出抛物线型特征，5月份暴雨日数为2 d，出现频率为4.8%，6月暴雨日数为7 d，出现频率为16.7%，7月暴雨日数为19 d，出现频率为45.2%，8月暴雨日数为8 d，出现频率为19.0%，9月暴雨日数为5 d，出现频率为11.9%，10月暴雨日数为1 d，占2.4%。由此不难发现，济源市暴雨天气主要出现在每年的7月，其次是8月，而11月到翌年4月基本没有暴雨天气出现。年内暴雨天气主要出现在5—10月，尤以6—8月的暴雨天气最集中，共有暴雨日数34 d，这段时间的暴雨天气出现频率大约是全年暴雨日数的81.0%。除了冬季外，济源市春季、夏季和秋季均有可能出现暴雨天气。其中，春季暴雨日数共出现2 d，占年内暴雨日数的4.8%；夏季暴雨日数共出现34 d，占年内暴雨日数的81.0%；秋季暴雨日数共出现6 d，占年内暴雨日数的14.2%。由此不难看出，济源市年内暴雨天气主要集中在夏季，其次是秋季，春季暴雨天气出现频率较低，而冬季几乎没有出现过暴雨天气。

图4 1991~2020年济源市年内的暴雨日数变化

2.3 暴雨量

1991—2020 年济源市年平均降水量为586.9 mm，而暴雨天气的平均降水量为93.8 mm，暴雨天气的降水量大约是年降水量的16.0%，说明暴雨降水量对年降水量的贡献率达到了16.0%。结合1991—2020年济源市逐年暴雨降水量对年降水量的贡献率（图5），由于1993年、2002年、2008年、2009年以及2014年共5年没有出现过暴雨天气，其对年降水量的贡献率为0，而2019年济源市的暴雨降水量高达178.3 mm，其对年降水量的贡献率为32.6%，贡献率较高，有11年的暴雨降水量对年降水量的贡献率在20%以上，占36.7%。

图5 1991—2020年济源市逐年暴雨降水量对年降水量的贡献率

3 暴雨产生的危害

由于暴雨来得快、雨势猛烈，特别是对于持续性暴雨天气来说，很容易导致大面积农田积水和城市内涝，甚至引发交通堵塞，车辆被淹。在影响工农业正常生产的同时，暴雨还严重威胁着人们的生命，进而造成严重的经济损失。受低槽东移与低层低涡和切变线共同影响，2016年7月18日夜间到19日夜间济源市出现了入汛以来最大范围的强降水过程，降水过程累积雨量大、降水强度大。全市普降暴雨，局部大暴雨，其中西坪降水量为173.3 mm、郑坪降水量为113.1 mm。此次降雨过程造成河流暴涨、路段塌方、部分护面墙和边沟被冲毁、农田积水、农作物倒伏、房屋损坏（幸无人员伤亡），给人们的生产生活带来一定的影响。据统计，农作物受灾面积5 246 hm2，包括玉米、烟叶、大豆、蔬菜等，损坏蔬菜大棚250座；冲走鱼2 000 kg，损坏电机2台，冰箱3台（冲走1台），搅拌机1台，冲毁车辆8辆，冲走牛羊等牲畜36头（只），淹死鸡1.1万只，鸡饲料5 t、精料15 t、干草60 t、青贮草1 000 t，塌方150余处，水毁路段18余处，其中西寺线K17路段水毁严重，涵洞淤塞22余处，边沟淤塞700余m，水淹路段37余处，清虚桥、下冶桥泄水孔不通，桥面大面积积水。主要涉及大峪、王屋、下冶、承留、克井、坡头、梨林、思礼、玉泉、玉川、虎岭、高新地区。

2019年8月4 日20:00~5日08:00，济源市普降中到大雨，局部暴雨大暴雨，其中最大降水出现在思礼镇郑坪村为197.5 mm。此次降雨造成部分水库涨水、河流暴涨、道路塌方、房屋进水，幸无人员伤亡。灾情主要涉及思礼镇、王屋镇、大峪镇。经统计，全市受灾人口3 922人，73处道路塌方，其中思礼镇塌方71处，王屋镇、大峪镇各塌方1处；冲毁饮水管道约2 030 m；4家企业进水严重；居民住房进水10户；5户养殖场被淹，700余只下蛋母鸡死亡；冲毁小桥3座、蓄水池2座。共造成全市直接经济损失约436.7万元，其中工矿企业损失约118万元，基础设施损失约304.95万元，家庭财产损失约13.75万元。灾情发生后，济源市委市政府高度重视，市长石迎军、副市长侯波带领人武部、水利局、气象局、民政局等相关部门人员亲临现场，查看灾情，现场指挥救灾工作。各受灾镇迅速组织抢险救灾人员、机械投入抗洪救灾当中，并对灾情进行核查和生产自救工作，灾区群众生产生活平稳有序。

4 暴雨防灾减灾措施

（1）积极开展洪涝灾害风险评估和综合区划。对于济源市气象部门来说，为了全面了解济源市洪涝灾害分布特征、发生规律和形成原因，应在全市境内积极开展洪涝灾害调查和风险区划工作，并绘制全市洪涝灾害风险图，做好暴雨、冰雹、雷电灾害等气象灾害重点防御区的划分工作。

（2）完善气象监测系统。济源市气象部门应加大资金投入，积极引进暴雨、雷电监测系统及交通气象监测系统，并将其布设在城市、重要乡镇及重点区域；对于济源市境内的中小河流域、山洪地质灾害易发区，应加强气象监测预报、预警工作，并在各个乡镇增大区域自动观测站布设密度。

（3）加强暴雨洪涝灾害预警预报平台建设。应严格根据暴雨洪涝防灾减灾的相关要求，尽快在济源市气象部门内构建暴雨洪涝灾害预警平台，对暴雨洪涝灾害进行统一服务和统一管。同时，要加强数据处理、信息共享、预测预报为一体的气象业务平台建设，以此大幅度提升气象灾害精细化预警能力，保证当地气象灾害监测预警受众面超过90%。建立由手机短信发布子系统、无线预警专用发布和接收子系统，电视、广播、网站、报纸等公共媒体发布子系统和卫星数字广播接收系统组成的济源市洪涝灾害预警信息发布系统。并向济源市洪涝灾害易发区、频发区的农村及城市公共场所第一时间传递洪涝灾害预警信息，以确保突发性洪涝灾害预警信息可进农村、学校、企事业单位、社区等，将洪涝灾害对人们生命财产安全的危害降至最低，增强社会公众防洪减灾能力。

（4）提升暴雨洪涝防御能力。对于未来可能出现的暴雨洪涝灾害，为防汛机构提供决策、防洪调度及抢险救灾提供依据，济源市旗下宁部门应提前制订防御方案，并保证防洪抢险工作有章可循。相关单位应构建不同部门之间的协调机制，以确保防御标准内的暴雨洪涝不出险、不失事；将科学调度与全力抢险工作相结合，以保证重要水利工程的安全运行，防止出现人员伤亡，将经济损失降至最低。